由多个光源合成光输出图的灯单元制造技术

本公开提供了一种基于ＬＥＤ的灯单元，使用数量减少的ＬＥＤ元件产生符合期望照明特征的输出照明图。本公开提供了许多指向期望方向的点光源，使得在与其它点光源结合时，以最小化的ＬＥＤ总数提供了合成的光输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及基于LED的光单元，更具体而言，涉及使用减少数量的LED元件和减少 的光学器件合成输出图的基于LED的光单元。
技术介绍
传统发光系统使用了多种不同类型的照明装置，通常包括白炽光、荧光灯和基于 发光二极管(LED)的灯。基于LED的灯一般依靠多个二极管元件产生特定光系统或发光系 统所需的足够的光。作为用于抵消不断增长的能源价格和对温室气体产品作出有意义的订 单的方法，LED发光在此方面提供了很大的希望。由于达到每瓦特150流明(lumens)的效 力，以及超过50，000小时的寿命，LED和基于LED技术的发光产品可潜在地对民用和商业、 室内和室外应用的照明市场带来巨大冲击。与例如白炽光源相比，基于LED的灯在效率和寿命上具有显著的优势，并且产生 较少的废热。例如，如果要制造理想的固态发光装置，则基于LED的灯可仅使用等效白炽光 源所需能量的1/20获得与白炽光源相同水平的亮度。LED提供了比许多例如白炽灯和紧凑 型荧光灯的其它光源更长的寿命，并且不包含在荧光类的灯中存在的对环境有害的汞。基 于LED的灯还提供了即时打开且不会因为重复开关循环而劣化的优点。正如以上提及的，基于LED的灯一般依靠多个LED元件产生光。LED元件，正如本 领域中众所周知的，是一种小面积光源，通常具有调整辐射图(radiation pattern)并对 LED的输出反射进行辅助的相关光学器件。LED在电子设备中经常被用作小型指示器灯，并 且逐渐被用在例如闪光灯和区域性照明的较高功率的应用中。发出的光的颜色取决于被用 于形成LED结(junction)的半导体材料的成份和状态，并且可以是红外线的、可见光的或 紫外线的光。在可见光谱内，可以对LED进行组装产生期望的颜色。对于LED被用于区域照明 中的应用，典型期望的是白色光输出。制造高强度的白光LED的常用方法有两种，一种是首 先制造发出三种原色(红、黄、蓝)的单独的LED，随后将所有颜色混合以产生白色光。这样 的产品通常被称为多颜色的白色LED，并且有时被称为RGB LED。这样的多颜色LED—般需 要精密的电光设计以控制不同颜色的混合和扩散，并且迄今为止在工业中这种方法很少被 用于大量制造白色LED。原则上，这种机制在产生白光时具有相对高的量子效率。产生白色LED输出的第二种方法是制造一种颜色的LED，例如由InGaN构成的蓝色 LED，并且用不同颜色的荧光剂涂层来敷涂LED以产生白光。产生这样的基于LED发光元件 的一种常用方法是将InGaN蓝色LED封装到敷涂了环氧物的荧光剂中。普通的黄色荧光材料是铈掺杂钇铝石榴石(cerium-doped yttrium aluminum garnet，Ce3+:YAG)。根据原始 LED的颜色，也可采用不同颜色的荧光剂。使用这样的技术组装的LED —般被称为基于荧光 剂的白色LED。尽管基于荧光剂的白色LED的制造成本比多颜色LED的少，但是基于荧光剂 的LED相对于多颜色LED具有较低的量子效率。基于荧光剂的LED还具有与荧光剂相关的 劣化问题，其中LED的输出将随时间劣化。尽管基于荧光剂的白色LED相对更容易制造，但 是这样的LED受斯托克斯能量耗损(Stokes energy loss)(—种当较短波长的光子(例如 蓝色光子)被转变成较长波长的光子(例如白色光子)时发生耗损)的影响。照这样，通 常期望减少这样的应用中使用的荧光剂的量，从而减少这种能量损耗。因此，当观察者观察 这种采用了这样的荧光剂减少的LED元件时，基于LED的白灯普遍具有蓝色。各种其它类型的固态发光元件也可在各种发光应用中被使用。例如量子粒 (Quantum Dots)是具有独特的光学性质的半导体纳米晶体。量子粒的发光颜色可被调节 成从可见光谱到红外线的整个光谱，这使得量子粒LED几乎可产生任意的输出颜色。有机 发光二极管(OLED)包括发光层材料，该发光层材料为一种有机化合物。为具有半导体的功 能，有机发光材料必须具有共轭的η键。发光材料可以是结晶相的小型有机分子，或聚合 体。聚合体材料可以是柔性的；这样的LED被称为PLED或FLED。
技术实现思路
本专利技术提供了基于LED的灯单元，其使用数量减少的LED元件产生了满足期望照 明特征的输出照明图。本公开提供了许多指向期望方向的点光源，使得当与其它点光源相 结合时，提供了合成的光输出，使LED总数(headcoimt)最小化，而且不需要额外的光束偏 转光学器件。本公开的一个方面提供了灯组件，包括(a)具有多个安装表面的外壳，多个安装 表面包括相对于第一平面成多个不同角的表面，第一平面基本平行于将由灯组件照明的表 面；以及(b)安装到各安装表面上的至少一个固态灯元件，多个灯元件的至少一个子集中 的每一个沿着各自的主轴提供光输出，主轴与垂直于第一平面的第二平面相交，并且与外 壳的中心线相交，多个固态灯元件的输出组合起来以提供合成的照明图。在一个实施例中， 多个固态灯元件中的至少一个包括准直部件，该准直部件对关联的固态灯元件产生的光进 行准直，该准直部件可将固态灯元件输出的光准直成光束角为5度或更小。在一个实施例 中，由固态发光元件提供的光被准直以提供一定的角强度，该角强度基本等于由多个固态 发光元件中的其他发光元件的角强度。各实施例的灯组件的照明图具有的均勻性比白炽灯 或气体放电灯提供的均勻性更强。在一些实施例中，照明图相对于灯组件是不对称的。在一个实施例中，灯组件包括安装表面，该安装表面包括第一多个安装表面和第 二多个安装表面，与第二多个安装表面相比，第一多个安装表面相对于第二表面所成的角 平均起来更小。在进一步的实施例中，安装在第一多个安装表面上的固态发光元件为照明 图的第一区域提供照明，并且安装在第二多个安装表面上的固态发光元件为照明图的第二 区域提供照明。在再进一步的实施例中，第一区域可大于第二区域，或者这两个区域可在大 小上相似但是相互偏离。本公开的另一个方面提供了灯组件，包括(a)安装到灯组件上的多个固态灯元 件，该灯合件被配置成提供照明图，并具有从灯组件向被灯组件照明的表面基本垂直地延6伸的主轴；以及(b)相对于主轴成多个角的安装表面，多个固态灯元件被安装在安装表面 上，并且各自沿与安装表面正交的输出轴提供光输出，多个固态灯元件的至少一个子集的 输出轴与包含主轴的平面以及灯组件的中心线相交。输出图相对于灯组件的中心线可以是 不对称的。在一个实施例中，不对称的输出图包括第一照明区域和小于第一照明区域的第 二照明区域。在另一个实施例中，不对称的输出图包括第一照明区域和面积与第一照明区 域基本相同的第二照明区域。在进一步的实施例中，第一照明区域偏离第二照明区域。在 一些实施例中，从灯组件发射的向上照射的光被减少，因为灯元件被安装到其它灯元件并 指向其它灯元件，从而允许灯组件符合各种“黑天”的目标。本公开的另一个方面提供了灯组件，包括(a)外壳，其主轴从灯组件向被灯组件 照明的表面基本垂直地延伸，该外壳包括多个安装表面；(b)安装在安装表面上的多个固 态灯元件；(c)安装在固态灯元件的至少一个子集上的多个准直部件，其使来自相应灯元 件的光输出准直；以及(d)被安装在准直部件的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种灯组件，包括：具有多个安装表面的外壳，该多个安装表面包括相对于第一平面成多个不同角度的表面，该第一平面基本平行于将被所述灯组件照明的表面；以及被安装到各安装表面的至少一个固态光元件，多个光元件的至少一个子集中的每一个沿各自的与第二平面相交的主轴提供光输出，该第二平面垂直于所述第一平面并与所述外壳的中心线相交，所述多个固态光元件的输出结合起来以提供合成的照明图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德·赛普斯，
申请(专利权)人：萨诺维亚能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US